0 引言

    科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步需要技術(shù)和商業(yè)需求的雙輪驅(qū)動(dòng)。在過(guò)去的4年多時(shí)間里，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商以SDN/NFV/AI技術(shù)為代表持續(xù)推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)轉(zhuǎn)型。但是隨著改革的深入，缺乏明確業(yè)務(wù)需求支撐開(kāi)始讓決策者變得猶豫和觀(guān)望^[1-2]。以5G和邊緣計(jì)算為代表的多種新型業(yè)務(wù)的出現(xiàn)正好補(bǔ)足了雙輪驅(qū)動(dòng)中的商業(yè)需求。但是其對(duì)網(wǎng)絡(luò)和管理的較高要求也同樣為相關(guān)業(yè)務(wù)的部署落地蒙了一層陰影。

    以SDN/NFV技術(shù)為代表的網(wǎng)絡(luò)云化過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)的控制器、業(yè)務(wù)的編排器以及云資源的管理器都在向集約控制的邏輯上演進(jìn)。隨著典型邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)對(duì)低時(shí)延、大帶寬以及業(yè)務(wù)內(nèi)容本地化等要求的不斷具體化，為這些業(yè)務(wù)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)以及云資源都需要逐步從核心集約的部署原則向核心集約、邊緣按需、云邊協(xié)同的部署原則，在核心DC和邊緣DC上邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)所需的各類(lèi)資源的模式轉(zhuǎn)變。在此原則下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)以及云資源的管理提出了更高的要求。因此需要重新去考慮在邊緣DC(多級(jí))和核心DC如何部署SDN/NFV/MEC相關(guān)的管理組件。本文因?yàn)槠鶈?wèn)題，在接下來(lái)的篇幅中主要討論NFV與MEC的管理組件之間的交互與協(xié)同。

    邊緣技術(shù)的管理組件(MEAO、MEPM)的定位是有效管理邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)能力平臺(tái)(Mutil-Access Edge Computing Platform，MEP)上的各種支撐邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)(Multi-Access Edge Application，ME-App)的原子化能力以及在邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)能力平臺(tái)上部署各類(lèi)邊緣計(jì)算的業(yè)務(wù)。邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)中更多的是面向企業(yè)場(chǎng)景的業(yè)務(wù)，不同于運(yùn)營(yíng)網(wǎng)面向大眾消費(fèi)者業(yè)務(wù)的建設(shè)模式，這些業(yè)務(wù)按需部署在靠近企業(yè)的邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)上。雖然很多觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)不一定需要部署在邊緣云基礎(chǔ)設(shè)施上，但是運(yùn)營(yíng)商多接入網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)需要下沉到相應(yīng)的邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)上。根據(jù)全球運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)戰(zhàn)略，運(yùn)營(yíng)商的多接入網(wǎng)關(guān)為了降低成本和提高對(duì)多種新型業(yè)務(wù)的靈活支撐能力，需要進(jìn)行虛擬化或云化的重構(gòu)然后部署在電信級(jí)云平臺(tái)上，例如從CPE到vCPE、從BRAS到vBRAS，同時(shí)5G的接入網(wǎng)關(guān)UPF大多也是基于虛擬機(jī)來(lái)部署的。總結(jié)起來(lái)，為了滿(mǎn)足邊緣計(jì)算低時(shí)延、大帶寬和低成本的業(yè)務(wù)需求，運(yùn)營(yíng)商提供的邊緣計(jì)算方案必須包括多種接入網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)以及MEP。這就決定了對(duì)邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)的有效管理的前提是虛擬化的多接入網(wǎng)關(guān)所需的NFV MANO與邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)所需的管理組件需要深入融合和互通。

    目前，針對(duì)在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化環(huán)境，如何對(duì)邊緣計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行部署，ETSI給出了兩種方案。兩種方案的主要差別在于MEC架構(gòu)與NFV MANO組件的耦合程度不同：低耦合度的部署方案以MEC架構(gòu)為基礎(chǔ)，MEC管理體系與NFV管理體系分設(shè)，未進(jìn)行融合，僅通過(guò)MEAO與NFVO之間的接口進(jìn)行管理層面的協(xié)調(diào)^[3]；高耦合度的部署方案根據(jù)文獻(xiàn)[4]中描述，以NFV架構(gòu)為基礎(chǔ)，增加MEC組件，使在NFV上可以承載MEC業(yè)務(wù)。該方案的原則是將已有的NFV架構(gòu)網(wǎng)元部分盡可能地重用，增加新的接口并適當(dāng)調(diào)整MEC組件，使得兩者能夠更高效地進(jìn)行管理。

    本研究的主要貢獻(xiàn)包括：介紹現(xiàn)有EIST標(biāo)準(zhǔn)中的NFV和MEC研究進(jìn)展和系統(tǒng)框架；對(duì)當(dāng)前基于NFV MANO的邊緣計(jì)算部署方案的架構(gòu)體系進(jìn)行介紹；歸納各融合部署方案的NFV MEC組件部署以及組件之間的交互方式；分析各部署方案中由于系統(tǒng)交互融合帶來(lái)的各種問(wèn)題；根據(jù)多種部署方案中存在的問(wèn)題，基于人工智能的算法和模型提出智能化的MEC與NFV管理面的高效協(xié)同編排方法與設(shè)計(jì)。

1 相關(guān)研究

    NFV經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，目前已經(jīng)發(fā)展部署比較完善。MEC則是近幾年新發(fā)展起來(lái)的技術(shù)。如果大范圍部署MEC設(shè)備，則是一項(xiàng)耗時(shí)耗力的方案，所以，在現(xiàn)有NFV設(shè)備的基礎(chǔ)上部署MEC設(shè)備，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商或廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)都是一種更可取的辦法。且NFV技術(shù)專(zhuān)注于將軟件硬件解耦，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不再依賴(lài)于專(zhuān)用硬件，資源可以靈活共享，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速開(kāi)發(fā)和部署^[5]。隨著5G商業(yè)化的普及，越來(lái)越多的新型業(yè)務(wù)也在快速發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)也提出了更高的要求。將現(xiàn)有NFV技術(shù)與新興MEC技術(shù)相互融合，共同發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)迫在眉睫。

1.1 NFV系統(tǒng)框架

    ETSI NFV組在2014年12月發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)ETSI GS NFV 002^[6]，該標(biāo)準(zhǔn)主要介紹了NFV參考體系結(jié)構(gòu)框架。NFV實(shí)現(xiàn)了底層物理設(shè)備，虛擬化操作系統(tǒng)和虛擬化網(wǎng)元功能單元的解耦，NFV引入NFV管理與編排(NFV Management and Orchestration，MANO)，MANO主要包括NFV編排器(NFV Orchestrator，NFVO)、VNFM(VNF Manager)以及虛擬資源管理(Virtualised Infrastructure Manager，VIM)3個(gè)功能實(shí)體。其中，NFVO是MANO框架中的控制中心，負(fù)責(zé)NFV基礎(chǔ)設(shè)施和軟件資源的協(xié)調(diào)和管理；VNFM負(fù)責(zé)VNF生命周期管理，例如VNF的實(shí)例化、更新、查詢(xún)、縮放、終止；VIM在NFV架構(gòu)中主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的管理。MANO提供了可控、可管、可運(yùn)維的服務(wù)交付環(huán)境，有利于基礎(chǔ)資源的調(diào)度，以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的高效管理和彈性調(diào)度。

1.2 MEC系統(tǒng)框架

    ETSI MEC組在2016年2月發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)003^[3]，該標(biāo)準(zhǔn)主要介紹了MEC框架和參考架構(gòu)。MEC 架構(gòu)中主要的管理組件包括移動(dòng)邊緣編排(Mobile Edge Orchestrator，MEO)、移動(dòng)邊緣平臺(tái)管理(Mobile Edge Platform Manager，MEPM)以及虛擬基礎(chǔ)設(shè)施管理器(VIM)。其中，MEO是MEC系統(tǒng)級(jí)管理的核心功能實(shí)體，主要負(fù)責(zé)維護(hù)MEC框架的整體視圖，提供邊緣計(jì)算應(yīng)用程序的實(shí)例化、檢查、記錄、終止以及重定位；MEPM用于邊緣計(jì)算應(yīng)用程序的生命周期管理，為MEP提供管理功能，接收VIM的虛擬化資源性能報(bào)告；VIM在MEC架構(gòu)中主要負(fù)責(zé)管理虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化資源。

1.3 MEC in NFV系統(tǒng)框架

    ETSI MEC組在2018年2月發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)ETSI GR MEC 017^[4]，該標(biāo)準(zhǔn)主要介紹了在NFV架構(gòu)中承載MEC架構(gòu)的方法。該文獻(xiàn)指出，假設(shè)移動(dòng)邊緣平臺(tái)部署為虛擬網(wǎng)絡(luò)功能（Virtualised Network Function，VNF），虛擬化資源由VIM管理，ME應(yīng)用程序在NFV MANO組件中被看作VNFs，則在NFV環(huán)境中部署MEC架構(gòu)后，原MEC的MEPM更新為移動(dòng)邊緣平臺(tái)管理-NFV（Mobile Edge Platform Manager-NFV，MEPM-V），原MEPM管理應(yīng)用程序生命周期，更新后的MEPM-V不再承載此功能，而是將此功能委托給VNFM；MEO轉(zhuǎn)換為更適應(yīng)此架構(gòu)的MEAO，使用NFVO進(jìn)行資源編排，并將ME應(yīng)用VNFS集作為一個(gè)或多個(gè)NFV網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進(jìn)行編排。MEPM-V將充當(dāng)ME平臺(tái)VNF的元素管理器。MEC和NFV由運(yùn)營(yíng)支持系統(tǒng)（Operations Support System，OSS）統(tǒng)一管理。該方案可以將NFV和MEC進(jìn)行深度融合，但是在實(shí)際部署過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題有待解決。

2 關(guān)鍵技術(shù)

    目前在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化架構(gòu)中，部署邊緣計(jì)算的建議方案根據(jù)NFV MANO管理框架與MEC系統(tǒng)框架的耦合程度，分為兩種部署方案：其一是低耦合度的基于NFV MANO管理框架的MEC架構(gòu)，MEC管理體系與NFV管理體系分設(shè)，兩個(gè)管理系統(tǒng)之間不做融合，僅涉及MEO與NFVO組件之間交互；其二是高耦合度的基于NFV框架的MEC部署方案，該方案中MEC管理體系與NFV管理體系深度融合，將MEC的功能分解，業(yè)務(wù)配置部分由MEC管理體系完成，資源管理部分由NFV體系完成。以下將從部署方案的框架及組件交互方式、部署方案的特點(diǎn)、方案在實(shí)際部署時(shí)的適用場(chǎng)景三方面對(duì)兩種方案進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1 部署方案的框架及組件交互方式對(duì)比

    高、低耦合的都是以MEC架構(gòu)和NFV架構(gòu)為基礎(chǔ)。由于MEC架構(gòu)與NFV架構(gòu)整體框架有一定的相似性，因此只需分析NFV與MEC交互部分的組件和管理方式。

2.1.1 低耦合方案

    首先分析低耦合的基于NFV MANO的邊緣計(jì)算部署方案，如圖1所示。MEC部分主要由MEO、MEPM、VIM、MEP(MEC平臺(tái))、MECAPP(MEC應(yīng)用)以及虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施組成。其中，虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施可以為MEC應(yīng)用提供計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源，并具有數(shù)據(jù)面功能，用于執(zhí)行來(lái)自MEP的流量規(guī)則，MEC應(yīng)用是運(yùn)行在虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施上的應(yīng)用實(shí)例；MEP提供MEC應(yīng)用程序和MEC服務(wù)，并從MEPM應(yīng)用上接收流量規(guī)則等，并指示相應(yīng)的數(shù)據(jù)平面^[3]。NFV MANO框架包括3個(gè)主要的功能實(shí)體：NFVO、VNFM和VIM。

    在低耦合的基于NFV MANO的邊緣計(jì)算部署方案中，MEC管理體系與NFV管理體系分立，使用統(tǒng)一VIM創(chuàng)建所需的MAC APP和VNF，分別由MEO和NFVO進(jìn)行管理，兩個(gè)管理系統(tǒng)之間不做融合，僅通過(guò)MEO和NFVO之間的接口管理網(wǎng)絡(luò)切片（Network Slice，NS），協(xié)調(diào)多個(gè)MEC APP和VNF。

    在低耦合的基于NFV MANO的邊緣計(jì)算部署方案中，MEC管理體系和NFV管理體系是根據(jù)所管理的業(yè)務(wù)類(lèi)型進(jìn)行劃分的，即MEC管理體系負(fù)責(zé)邊緣應(yīng)用的資源管理和業(yè)務(wù)管理，NFV管理體系負(fù)責(zé)虛擬網(wǎng)元的資源管理和業(yè)務(wù)配置。在這種模式下，兩套管理體系在功能上具有一定的重復(fù)性，尤其是虛擬機(jī)形式部署的邊緣應(yīng)用，它們對(duì)VIM的需求和調(diào)用與虛擬網(wǎng)元并無(wú)本質(zhì)區(qū)別。但是由于邊緣應(yīng)用和虛擬網(wǎng)元的供應(yīng)商不同、標(biāo)準(zhǔn)尚未融合等原因，這種低耦合的部署方式可以實(shí)現(xiàn)MEC體系的快速部署上線(xiàn)，以管理和維護(hù)的成本換取部署時(shí)的復(fù)雜度。在實(shí)際的邊緣應(yīng)用部署中，先由NFV管體系準(zhǔn)備好虛擬網(wǎng)元，之后再由MEC管理體系進(jìn)行邊緣應(yīng)用的創(chuàng)建和配置，具體交互流程如下：

    (1)MEO向NFVO發(fā)出請(qǐng)求，查詢(xún)虛擬網(wǎng)元(UPF、vCPE等)是否準(zhǔn)備就緒；

    (2)如果NFVO事先已部署虛擬網(wǎng)元，則監(jiān)測(cè)虛擬網(wǎng)元運(yùn)行狀態(tài)是否正常；

    (3)如果NFVO事先沒(méi)有部署虛擬網(wǎng)元，則觸發(fā)創(chuàng)建網(wǎng)元條件，通過(guò)MEO向NFVO發(fā)送具體虛擬網(wǎng)元參數(shù)，進(jìn)行虛擬網(wǎng)元部署；

    (4)虛擬網(wǎng)元部署完成后，NFVO向MEO發(fā)送通知，并傳遞網(wǎng)元相關(guān)參數(shù)；

    (5)MEO發(fā)起ME APP部署流程，將業(yè)務(wù)請(qǐng)求和虛擬網(wǎng)元信息發(fā)送給MEPM進(jìn)行處理；

    (6)MEPM進(jìn)行ME APP資源創(chuàng)建和業(yè)務(wù)配置，生成虛擬網(wǎng)元路由規(guī)則；

    (7)ME APP創(chuàng)建完成后，MEPM下發(fā)路由規(guī)則，通知MEO部署完成，進(jìn)行業(yè)務(wù)上線(xiàn)。

2.1.2 高耦合方案

    高耦合的基于NFV MANO的邊緣計(jì)算部署方案，即在NFV中部署MEC框架，如圖2所示。

    在高耦合的基于NFV MANO的邊緣計(jì)算部署方案中，MEC管理體系和NFV管理體系根據(jù)系統(tǒng)功能進(jìn)行了融合，即MEC管理體系負(fù)責(zé)邊緣應(yīng)用的業(yè)務(wù)配置，NFV管理體系負(fù)責(zé)虛擬網(wǎng)元、MEP以及MEC APP的資源管理。由于MEC中的資源管理與NFV中的資源管理類(lèi)似，在VIM上增強(qiáng)對(duì)容器的納管和編排就能基本滿(mǎn)足MEC資源管理的需求，因此這種部署方式可以充分利用NFV的現(xiàn)有系統(tǒng)功能。從圖2中分析，這種部署方式減少了縱向系統(tǒng)的對(duì)接，即編排層可以使用統(tǒng)一的NFVO和MEAO融合系統(tǒng)，資源管理層復(fù)用原NFV系統(tǒng)中的接口，增加對(duì)容器資源的管理功能；相對(duì)地，這種部署方式增加了橫向系統(tǒng)交互的復(fù)雜性，邊緣應(yīng)用的部署被拆分成資源部署和業(yè)務(wù)配置兩部分，在實(shí)際的邊緣應(yīng)用部署中，每一步都需要兩套管理體系協(xié)同進(jìn)行，具體交互流程如下：

    (1)MEAO向NFVO發(fā)出請(qǐng)求，查詢(xún)虛擬網(wǎng)元(UPF、vCPE等)和MEP是否準(zhǔn)備就緒；

    (2)如果NFVO事先已部署虛擬網(wǎng)元和MEP，則監(jiān)測(cè)虛擬網(wǎng)元和MEP運(yùn)行狀態(tài)是否正常；

    (3)如果NFVO事先沒(méi)有部署虛擬網(wǎng)元和MEP，則觸發(fā)創(chuàng)建網(wǎng)元條件，通過(guò)MEAO向NFVO發(fā)送具體參數(shù)，進(jìn)行虛擬網(wǎng)元和MEP的部署；

    (4)虛擬網(wǎng)元和MEP部署完成后，由NFVO向MEAO發(fā)送通知，并傳遞虛擬網(wǎng)元和MEP相關(guān)參數(shù)，MEAO通知MEPM-V對(duì)MEP平臺(tái)進(jìn)行納管；

    (5)MEO發(fā)起ME APP部署流程，向NFVO發(fā)送業(yè)務(wù)資源需求，由NFVO進(jìn)行ME APP資源創(chuàng)建；

    (6)NFVO完成ME APP資源創(chuàng)建后，通知MEAO，并傳遞參數(shù)配置；

    (7)MEAO將業(yè)務(wù)請(qǐng)求、虛擬網(wǎng)元信息、ME APP資源信息發(fā)送至MEPM-V，MEPM-V進(jìn)行ME APP的業(yè)務(wù)配置，生成虛擬網(wǎng)元路由規(guī)則；

    (8)ME APP創(chuàng)建完成后，MEPM-V下發(fā)路由規(guī)則，通知MEAO部署完成，進(jìn)行業(yè)務(wù)上線(xiàn)。

2.2 部署方案現(xiàn)有問(wèn)題對(duì)比

    在低耦合度的基于NFV MANO管理框架的MEC架構(gòu)中，由于MEC管理體系與NFV管理體系分設(shè)，MEC和NFV的管理組件(即MEO和NFVO)分別對(duì)ME APP和VNF進(jìn)行管理，兩種管理體系之間沒(méi)有深入融合，僅涉及MEO與NFVO組件之間交互，需要考慮在MEO與NFVO之間如何通過(guò)交互接口，協(xié)調(diào)多個(gè)MEC APP和VNF，使其能夠部署在同一虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施中執(zhí)行而不相互干擾。另外，由于該方案耦合度低，導(dǎo)致MEC和NFV管理體系中存在大量冗余，且兩個(gè)管理體系相互獨(dú)立，相當(dāng)于需要對(duì)兩個(gè)管理系統(tǒng)分別進(jìn)行維護(hù)，增加了運(yùn)維難度。

    在高耦合度的基于NFV MANO管理框架的MEC架構(gòu)中，由于是在原有的NFV架構(gòu)中部署MEC組件，因此，需要根據(jù)NFV的管理體系對(duì)MEC管理組件進(jìn)行一定的更改，便于NFV管理體系實(shí)現(xiàn)對(duì)NFV組件和MEC組件的同一管理。但是該部署方案在實(shí)際部署中同樣存在一些問(wèn)題：(1)在NFV中部署MEC后，MEPM被分成MEC特定部分和負(fù)責(zé)管理ME app VNF實(shí)例生命周期的VNFM，MEPM-V需要能夠與VNFM通信，以跟蹤由NFVO發(fā)起的生命周期管理操作， VNFM與MEPM-V組件之間如何通信還有待明確；(2)在NFV架構(gòu)中的VNF包中需要攜帶特定的MEC文件，那么如何在不干擾包內(nèi)容的情況下，在VNF包中攜帶特定于MEC的文件，并且MEP和MEAO如何識(shí)別這些文件也是有待解決問(wèn)題之一；(3)NFV定義了VNFD(Virtualised Network Function Descriptor)，其中的某些部分與MEC定義的MEC AppD(Application Descriptor)相互重合，這兩者之間的映射在實(shí)際部署中同樣有待解決。

2.3 部署方案適用場(chǎng)景對(duì)比

    通過(guò)前兩節(jié)對(duì)高、低耦合的基于NFV MANO管理框架的邊緣計(jì)算部署方案的分析，進(jìn)一步明確兩種方案在實(shí)際部署時(shí)適用的場(chǎng)景。下面針對(duì)兩種部署方案的優(yōu)勢(shì)和不足進(jìn)行分析，并給出兩者在實(shí)際部署時(shí)的建議。

    低耦合的基于NFV MANO管理框架的邊緣計(jì)算部署方案中，MEC管理體系與NFV管理體系分設(shè)，分別管理MEC APP和虛擬網(wǎng)元(VNF)，兩個(gè)系統(tǒng)之間未進(jìn)行融合，這種方案的優(yōu)勢(shì)在于MEC APP部署與NFV體系無(wú)關(guān)，不具備N(xiāo)FV能力的MEC APP廠(chǎng)家也可以部署；另外MEC管理系統(tǒng)與VNF系統(tǒng)交互較少，便于方案的快速部署上線(xiàn)。但是，由于兩個(gè)管理體系分立，該部署方案需要功能復(fù)雜的MEPM，既能管理業(yè)務(wù)配置，又能對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行生命周期管理；同時(shí)，MEC與NFV管理體系分立，需要多維護(hù)一整套的管理系統(tǒng)，增加了運(yùn)維管理的難度；此外，OSS與VIM都需要對(duì)接MEC和NFV兩套系統(tǒng)，增加了大量異廠(chǎng)家對(duì)接的功能。因此，該部署方案適用于不具備N(xiāo)FV架構(gòu)能力的MEC廠(chǎng)家，僅需要加入NFV MANO組件，就可以實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算的部署，由于兩種框架之間沒(méi)有過(guò)多的交互，因此架構(gòu)中的各組件可以采用不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)方案的靈活部署，如圖3所示。

    高耦合的基于NFV MANO管理架構(gòu)的邊緣計(jì)算部署方案中，MEC管理體系與NFV管理體系深度融合，首先，組件角度進(jìn)行分析，MEC組件在NFV環(huán)境中部署需要進(jìn)行一定程度上的重構(gòu)，并大量新增重構(gòu)后MEC管理組件與NFV管理組件之間用于管理的交互接口，MEC組件重構(gòu)且引入大量接口會(huì)導(dǎo)致部署難度的增加，因此，出于上述兩點(diǎn)的考慮，傾向于采用同廠(chǎng)家系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體部署，以避免大量異廠(chǎng)家在對(duì)接時(shí)工作量大幅增加的問(wèn)題，如圖4所示。

3 邊緣計(jì)算多種智能化部署

3.1 低耦合的基于SVM深度學(xué)習(xí)算法的智能邊緣計(jì)算部署方案

    對(duì)于低耦合度的基于NFV MANO管理架構(gòu)的邊緣計(jì)算部署方案中，由于MEC管理與NFV管理體系分立，未進(jìn)行融合，即MEC管理組件負(fù)責(zé)邊緣應(yīng)用的資源管理和業(yè)務(wù)管理，而NFV管理組件負(fù)責(zé)虛擬網(wǎng)元的資源管理和業(yè)務(wù)配置，這就導(dǎo)致二者對(duì)在管理方面復(fù)雜度增加、無(wú)法對(duì)資源進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和部署。因此，在現(xiàn)有整體部署架構(gòu)下，采用最優(yōu)化的虛擬化資源調(diào)度策略和業(yè)務(wù)管理策略，是現(xiàn)階段需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

    具體方案如圖5所示，MEPM對(duì)ME APP需要向VIM、MEC主機(jī)分別發(fā)送資源分配和業(yè)務(wù)配置信息，以生成應(yīng)用路由規(guī)則、完成業(yè)務(wù)上線(xiàn)和管理；VFNM對(duì)虛擬網(wǎng)元同樣需要向VIM和MEC主機(jī)發(fā)送虛擬網(wǎng)元的資源分配和業(yè)務(wù)配置信息。因此，為了降低NFV和MEC兩天系統(tǒng)之間協(xié)同工作的復(fù)雜度，并且對(duì)虛擬資源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和部署，提高底層資源的利用率，可以將兩類(lèi)資源分配和業(yè)務(wù)管理信息進(jìn)行特征標(biāo)記，利用支持向量機(jī)SVM的深度學(xué)習(xí)算法，生成統(tǒng)一的資源分配和業(yè)務(wù)配置策略，最大化利用虛擬基礎(chǔ)設(shè)施資源并提高業(yè)務(wù)部署效率。

3.2 MEC in NFV架構(gòu)

    在高耦合度的NFV MANO管理架構(gòu)的邊緣計(jì)算部署方案中，MEC和NFV在資源管理、業(yè)務(wù)下發(fā)等多個(gè)步驟中具有緊密的聯(lián)系，導(dǎo)致MEAO在確定業(yè)務(wù)資源規(guī)劃時(shí)需要進(jìn)行復(fù)雜的人工設(shè)計(jì)，并且與業(yè)務(wù)類(lèi)型和業(yè)務(wù)規(guī)模相關(guān)，如人工智能相關(guān)的業(yè)務(wù)需要提供GPU加速的MEC資源、大流量業(yè)務(wù)需要FPGA加速的NFV資源等。為了解決業(yè)務(wù)部署時(shí)復(fù)雜的資源規(guī)劃問(wèn)題，可以引入人工智能的方法讓分配的資源更加符合業(yè)務(wù)需求。

    在MEAO中增加智能業(yè)務(wù)需求分析模塊，根據(jù)MEC APP部署所需資源和性能表現(xiàn)的歷史信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和特征提取，然后利用基于機(jī)器學(xué)習(xí)中的決策樹(shù)算法，對(duì)各類(lèi)業(yè)務(wù)所需的虛擬資源進(jìn)行學(xué)習(xí)推理，進(jìn)而生成最優(yōu)的業(yè)務(wù)資源匹配策略，最大化提升邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)的執(zhí)行效率，提高底層資源的利用率，方案如圖6所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

    邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)與運(yùn)營(yíng)商從技術(shù)上的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)戰(zhàn)略是相輔相成的關(guān)系。邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)的快速興起，從業(yè)務(wù)發(fā)展需求的角度對(duì)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的持續(xù)深耕提供強(qiáng)有力的推動(dòng)和牽引作用。在邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)規(guī)?；茝V過(guò)程中，如何簡(jiǎn)潔高效地在NFV MANO基礎(chǔ)之上來(lái)部署邊緣計(jì)算方案，并提供更加完善的邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)的端到端管控，從而加速實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的全面云化部署，是運(yùn)營(yíng)商和相關(guān)產(chǎn)業(yè)界需要思考的一個(gè)重要課題。正如2019年7月初在可信云大會(huì)上發(fā)布的云計(jì)算與邊緣計(jì)算協(xié)同九大應(yīng)用場(chǎng)景^[7]里描述的那樣，未來(lái)邊緣計(jì)算相關(guān)產(chǎn)業(yè)界需要在推動(dòng)邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)部署落地的同時(shí)，體系化地思考邊緣計(jì)算和云計(jì)算的有效協(xié)同將成為長(zhǎng)遠(yuǎn)期推動(dòng)邊緣計(jì)算不斷成熟的關(guān)鍵所在。

參考文獻(xiàn)

[1] SDN/NFV產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟.NFV技術(shù)白皮書(shū)[Z].2018.

[2] 李子姝，謝人潮，孫禮，等.移動(dòng)邊緣計(jì)算綜述[J].電信科學(xué)，2018，34(1)：87-101.

[3] ETSI GS MEC 003-2016.Multi-access edge computing(MEC)；framework and reference architecture[S].2016.

[4] ETSI GR MEC 017-2018.Mobile edge computing(MEC)；deployment of mobile edge computing in an NFV environment[S].2018.

[5] 宗均然.NFV編排系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2019.

[6] ETSI GS NFV 002-2014.Network functions virtualization(NFV)；architectural framework[S].2014.

[7] 云計(jì)算開(kāi)源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟.云計(jì)算與邊緣計(jì)算協(xié)同九大應(yīng)用場(chǎng)景[Z].2019.

作者信息:

王旭亮1，劉增義1，胡雅婕2，李童瑤2

(1.中國(guó)電信股份有限公司研究院，北京102209；

2.北京郵電大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院 信息光子學(xué)與光通信研究院，北京100035)